Die Intelligenz im Vorlauf

Man kennt sie eigentlich nur noch von der Demontage: die guten alten Schwerkraftheizungen. Eine Heizungsanlage ­ohne Pumpe ist heute nicht mehr vorstellbar. Heizkreispumpen wälzen das Heizwasser innerhalb der Heizungsanlage um und transportieren damit die Wärme vom zentralen Wärmeerzeuger zu den Heizkörpern oder Fußbodenheizflächen. Allerdings kann man dabei nicht von „der Heizungspumpe“ sprechen. Für diese Aufgabe stehen heute verschiedene Pumpentypen zur Verfügung.

Ohne sie läuft nichts: Die Heizungspumpe (Bild: Viessmann)

Ohne sie läuft nichts: Die Heizungspumpe (Bild: Viessmann)

Mit Power gegen die Ventile

Geht es um die Pumpenauswahl, unterscheidet man nach Standardpumpen, Elektronikpumpen, Puls-Weiten-Modulationspumpen (kurz: PWM-Pumpen) und BUS-Pumpen. Die manuell einstellbaren Standardpumpen werden bei der Erst-Inbetriebnahme vom Heizungsmonteur einmal am Stufenschalter eingestellt und laufen dann stets mit der gleichen Drehzahl. Diese Betriebsweise führt bei einer Drosselung der Durchfluss­menge, z. B. durch Schließen von Thermostatventilen, zu einer Vergrößerung der Förderhöhe entsprechend der Pumpenkennlinie. Standard Pumpen in Heizungsanlagen dürfen nach der geltenden ErP-Richtlinie nicht mehr verbaut werden. Bis 2015 sind ausgenommen von dieser Regel Pumpen in Kombi-Wandheizgeräten.Eine Standardpumpe versucht bei sich schließenden Thermostatventilen weiterhin die ursprüngliche Heizwassermenge zu fördern und läuft mit voller Leistung, obwohl in den Heizkörpern nur eine eingeschränkte Heizwassermenge benötigt wird. Dabei wird erheblich mehr elektrische Energie zum Antrieb der Pumpe verbraucht als notwendig und es kann zu Strömungsgeräuschen in den Thermostatventilen kommen. Und dies ist auch der Grund warum uns der Gesetzgeber dazu verpflichtet nur noch geregelte Pumpen zu verbauen.

Pumpe ist nicht gleich Pumpe: Zwischen Standardpumpe und BUS-Pumpe liegt ein himmelweiter Unterschied

Pumpe ist nicht gleich Pumpe: Zwischen Standardpumpe und BUS-Pumpe liegt ein himmelweiter Unterschied

Nachts höhere Drehzahl?

Elektronisch geregelte Heizkreispumpen benötigen dagegen weniger elektrische Energie, da sie bei steigendem Strömungswiderstand automatisch ihre Drehzahl verringern. Bei Pumpen mit Konstantdruckregelung wird die Drehzahl soweit reduziert, dass die notwendige Förderhöhe (der an der Pumpenregelung eingestellte Differenzdruck) konstant bleibt. Daneben gibt es Ausführungen mit proportionaler Druckregelung. Die Elektronik verringert den von der Pumpe einzuhaltenden Differenzdruck-Sollwert mit dem Förderstrom, was zu niedrigeren Drehzahlen führt. Diese Art der Regelung berücksichtigt im Gegensatz zur Konstantdruckregelung, dass der Strömungswiderstand mit geringer werdendem Förderstrom quadratisch abnimmt und bietet so weitere Einsparmöglichkeiten. Elektronik-Pumpen besitzen eine eigene, von der Kessel- oder Heizkreisregelung unabhängige Regelung. Im reduzierten Betrieb (z. B. Nachtabsenkung) kann eine Elektronik-Pumpe deshalb mit einer unerwün­sch­ten Drehzahlerhöhung reagieren, da sich dabei üblicherweise die Thermostatventile öffnen und dadurch den Strömungswiderstand verringern.

Das Schließen von Thermostatventilen führt bei ungeregelten Pumpen zu einer Vergrößerung der Förderhöhe

Das Schließen von Thermostatventilen führt bei ungeregelten Pumpen zu einer Vergrößerung der Förderhöhe

Anpassung durch ­Datenaustausch

Um solche unerwünschten Drehzahländerungen zu vermeiden, muss eine Pumpe direkt an die Kessel- oder Heizkreisregelung angebunden sein. Dazu wurden so genannte PWM- (Puls-Weiten-Modulation) und BUS-Pumpen entwickelt. Die Drehzahl und damit die Förderleistung werden z.B. ab­hängig von der Außentemperatur und den vorgegebenen Schaltzeiten für Heizbetrieb bzw. reduzierten Betrieb von der Kesselregelung an die Pumpe eingestellt. So laufen PWM- und BUS-Pumpen bei der niedrigsten Außentemperatur mit der höchsten Drehzahl und fördern die maximale Heizwassermenge zu den Heizkörpern und Fußbodenheizflächen. Mit steigenden Außentemperaturen sinkt die Drehzahl nach einer vorgegebenen Kurve ab. Die Drehzahl der PWM-Pumpen wird geregelt, indem die Kessel- bzw. Heizkreisregelung die Stromversorgung der Pumpe in eine mehr oder weniger schnelle Folge von Stromimpulsen aufteilt. Bei BUS-Pumpen wird dagegen von der Kessel- bzw. Heizkreisregelung ein Steuersignal über einen Daten-Bus (eine meist vieradrige Datenübertragungsleitung) an die Pumpe gesandt, dementsprechend moduliert die Pumpe ihre Drehzahl. Aufgrund der bedarfsgerechten Drehzahlregelung können BUS-Pumpen gegenüber Standardpumpen im Dauerbetrieb bis zu 50 Prozent elektrischer Energie einsparen. Selbst gegenüber druckgeregelten Elektronik-Pumpen ergibt sich ein Einsparpotenzial von bis zu 30 Prozent.

Bei Pumpen mit Konstantdruckregelung wird die Drehzahl soweit reduziert, dass die notwendige Förderhöhe konstant bleibt (Punkt A nach Punkt B). Bei proportionaler Druckregelung verringert die Elektronik den von der Pumpe einzuhaltenden Differenzdruck-Sollwert mit dem Förderstrom (Punkt A nach Punkt C)

Bei Pumpen mit Konstantdruckregelung wird die Drehzahl soweit reduziert, dass die notwendige Förderhöhe konstant bleibt (Punkt A nach Punkt B). Bei proportionaler Druckregelung verringert die Elektronik den von der Pumpe einzuhaltenden Differenzdruck-Sollwert mit dem Förderstrom (Punkt A nach Punkt C)

Da Elektronik-, PWM- und BUS-Pumpen deutlich weniger elektrischen Strom benötigen als Standardpumpen, wirken sie sich positiv auf den Primärenergiebedarf eines Gebäudes aus. In der Energie-Einsparverordnung (EnEV) wurde dies berücksichtigt, in dem für Heizkreisleistungen ab 25 kW automatisch geregelte Pumpen vorgeschrieben werden. Hier zeigt sich wieder, dass Pumpe eben nicht gleich Pumpe ist.

Bei PWM- und BUS-Pumpen verringert sich mit steigenden Außentemperaturen die Drehzahl nach einer vorgegebenen Kurve

Bei PWM- und BUS-Pumpen verringert sich mit steigenden Außentemperaturen die Drehzahl nach einer vorgegebenen Kurve

 

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